抵抗体が丸い数値ではなく4.7 kΩのような標準値を使用する理由は何ですか

回路設計の初心者は、標準的な抵抗値がなぜ4.7 kΩや5.1 kΩのような値ではなく、5 kΩのような丸い数値ではないのか不思議に思うかもしれません。

その理由は、国際電気技術委員会（IEC）によって標準化された指数分布システムを使用しているためです。このシステムはE3、E6、E12、E24、E48、E96、およびE192シリーズを含む一連の推奨値を定義しています。

例えば：

• E6シリーズでは約10^(1/6) ≈ 1.5の比率を使用します

• E12シリーズでは約10^(1/12) ≈ 1.21の比率を使用します

実際には、抵抗は完全な精度で製造することは不可能であり、それぞれに指定された許容誤差があります。たとえば、1%の許容誤差を持つ100 Ωの抵抗の場合、その実際の値が99 Ωから101 Ωの範囲内であれば許容されます。生産を最適化するために、アメリカ電子工業協会は推奨値の標準システムを確立しました。

10%の許容誤差を持つ抵抗を考えてみましょう：100 Ωの抵抗がすでに存在する場合（許容範囲は90 Ωから110 Ω）、同じ効果的な範囲内に収まる105 Ωの抵抗を製造する必要はありません。次の必要な値は120 Ωであり、その許容範囲（108 Ωから132 Ω）は前のものから始まります。したがって、100 Ωから1000 Ωの範囲内で、100 Ω、120 Ω、150 Ω、180 Ω、220 Ω、270 Ω、330 Ωなどの特定の値のみが必要となります。これにより、生産上の異なる値の数が減少し、製造コストが低下します。

この指数分布の原則は他の領域にも現れます。たとえば、中国の通貨単位には1、2、5、10元がありますが、3や4元はありません。なぜなら、1、2、5を効率的に組み合わせて任意の金額を作ることができるため、必要な単位数を最小限に抑えることができます。同様に、ペン先のサイズもしばしば0.25、0.35、0.5、0.7 mmのような順序で並んでいます。

さらに、抵抗値の対数間隔は、与えられた許容誤差の範囲内でユーザーが常に適切な標準値を見つけることができるように保証します。抵抗値が許容誤差に合わせて指数関数的に進行すると、一般的な数学演算（加算、減算、乗算、除算）の結果も予測可能な許容範囲内に収まります。